花后高温胁迫下水稻籽粒直链淀粉与蛋白质形成过程模拟研究

Pot experiments involving different high temperature treatments and cultivars in rice under the daily variation rule of natural temperature in artificial greenhouse will be conducted in this study. The growth and development indices, physiological and biochemical indices related to starch and protein formation are to be continuously measured under the treatments of different stages, levels and durations of high temperature stress after anthesis. This study aims to illuminate the physiological mechanism of plant carbon and nitrogen composition, interaction, accumulation and transportion under high temperature stress, to quantification of the relationship between carbon and nitrogen transportion and starch and protein accumulation. Based on system analysis method and dynamic modeling technology, the algorithms of grain starch and protein formation in rice under high temperature stress after anthesis are to be established. Finally, by integration of existing rice growth model RiceGrow, a grain amylose and protein formation model based on the flow of carbon and nitrogen in rice under high temperature are to be developed. The results of this study would provide a foundation for rice quality production management, regulation, prediction and evaluation.

本研究通过智能全自动人工气候室实施自然温度日变化规律下水稻不同品种花后高温胁迫处理盆栽试验，获取花后不同高温时期、高温水平和高温持续时间及其互作处理下不同水稻品种主要生育期与碳氮积累相关的生长发育及生理生化等指标参数；研究并揭示花后高温胁迫下植株碳/氮的合成、互作、积累和转运的生理机制，明确高温胁迫下植株内碳/氮转运与籽粒淀粉与蛋白质形成规律与定量关系；基于系统分析方法与动态建模技术，建立花后高温胁迫下水稻籽粒淀粉与蛋白质形成过程子模型算法；并基于课题组已有的水稻生长模型RiceGrow，构建适用于高温胁迫下基于碳/氮流的水稻籽粒直链淀粉与蛋白质形成模拟模型，从而为未来气候变化下水稻品质生产管理调控、预测预警及分析评价等提供技术支持。

全球气候变化导致气温升高，高温热害出现的频率提高，水稻在花后受到高温会对稻米品质造成严重影响，因此，在全球气候变暖条件下，预测和评价水稻籽粒品质形成显得尤为重要。本研究通过智能全自动人工气候室实施自然温度日变化规律下水稻不同品种花后高温胁迫处理盆栽试验，获取了花后不同高温时期、高温水平和高温持续时间及其互作处理下不同水稻品种主要生育期与碳氮积累相关的生长发育及生理生化等指标参数；研究了花后高温胁迫下植株碳/氮的合成、互作、积累和转运的生理机制，明确了高温胁迫下植株内碳/氮转运与籽粒淀粉与蛋白质形成规律与定量关系；基于系统分析方法与动态建模技术，建立花后高温胁迫下水稻籽粒淀粉与蛋白质形成过程子模型算法；并基于课题组已有的水稻生长模型RiceGrow，构建适用于高温胁迫下基于碳/氮流的水稻籽粒直链淀粉与蛋白质形成模拟模型。结果表明，构建的模型与原有模型相比，在高温下具有较好的适用性。研究结果将为未来气候变化下水稻品质生产管理调控、预测预警及分析评价等提供技术支持。